高層綜合建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能的探討

黃健敏

摘要：隨著高層綜合建筑的快速發(fā)展，暖通空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于提升高層建筑的空氣質(zhì)量起著重要的意義。同時(shí)暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)也是人們關(guān)注的重點(diǎn)。本文根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層綜合建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與節(jié)能措施作進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞：高層綜合建筑；暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)；節(jié)能

1高層綜合建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）生活舒適原則

具有舒適的生活環(huán)境，是人們選擇建筑的主要因素之一，同時(shí)，光、色、聲也是選擇生活環(huán)境的重要因素。為此，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候，必須予以充分考慮，讓人們可以在心理上感覺(jué)到舒適，增加一些暖色設(shè)計(jì)，適當(dāng)降低室內(nèi)溫度，減少能耗。

（2）整體局部原則

一般而言，集體供暖效應(yīng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于個(gè)人供暖。集體供暖不僅可以有效提升每個(gè)房間的溫度，還可以實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約。為此，在選擇建筑的時(shí)候，集體供暖也是一項(xiàng)重要的考慮因素。然而，需要注意的是，每個(gè)房間的溫度是能夠自由調(diào)配與控制，不可以出現(xiàn)“一把抓”的現(xiàn)象。

（3）節(jié)能原則

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源、環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)受到了人們的高度重視。所以，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員必須重視管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，達(dá)到簡(jiǎn)單化、科學(xué)化的標(biāo)準(zhǔn)，減少管材使用量，降低設(shè)計(jì)成本。除此之外，設(shè)計(jì)人員也可以加強(qiáng)對(duì)濕度、溫度、風(fēng)速、勞動(dòng)強(qiáng)度等方面的控制，制定適合的比例，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能目標(biāo)。

（4）合理利用室內(nèi)通風(fēng)量原則

在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，合理利用室內(nèi)通風(fēng)量，是改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的重要手段。室內(nèi)通風(fēng)不僅可以凈化室內(nèi)空氣，還可以排出空氣中存在的塵埃、雜質(zhì)等，有效改善了人們的生活環(huán)境，對(duì)環(huán)保節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有著積極意義。

2高層綜合暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

高層綜合暖通空調(diào)設(shè)計(jì)需要考慮多方面的影響因素，其主要的技術(shù)難點(diǎn)如下：

2.1在建筑居住環(huán)境中，供暖供熱等方面的需求是必不可少，因此必須采用單獨(dú)的熱源來(lái)滿足多方面的需求。同時(shí)，由于空間分配緊張，需要在屋頂或者地下室中建設(shè)鍋爐房，這樣就需要仔細(xì)考慮建筑環(huán)境中熱源的布局問(wèn)題。

2.2通常情況下，高層綜合建筑對(duì)高度要求較高，這也加大了供暖體系在縱向上的設(shè)計(jì)難度。并且整個(gè)供暖系統(tǒng)不同于多層建筑的設(shè)計(jì)方式，系統(tǒng)的水靜壓力更大，需要重新部署室外管網(wǎng)的施工設(shè)計(jì)，加大了設(shè)計(jì)難度。

2.3由于高層綜合建筑空間高大，室內(nèi)空氣上下溫度差別較大，應(yīng)結(jié)合建筑的裝修布局方式對(duì)送風(fēng)方式進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)節(jié)空調(diào)風(fēng)速和送風(fēng)量，確保室內(nèi)溫度適宜。

3空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，綜合高層建筑的需求越來(lái)越大，而對(duì)建筑中空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也越來(lái)越重要?？照{(diào)系統(tǒng)產(chǎn)熱能力高，如果無(wú)法及時(shí)將產(chǎn)生的熱量排出到建筑外，就會(huì)嚴(yán)重影響到空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行。因此應(yīng)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，通常的做法是利用水環(huán)熱泵空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)將熱量轉(zhuǎn)移，這種方法成本低且散熱效果好。此外，空調(diào)系統(tǒng)分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩種，開式系統(tǒng)中水與外界環(huán)境有接觸，容易造成熱量流失，并且造價(jià)費(fèi)用高；閉式系統(tǒng)不與外界空氣接觸，不會(huì)讓外界釋放能量，在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)充分考慮二者的利弊與自身需求，選擇合適的系統(tǒng)。并且，由于大空間建筑面積大，空調(diào)系統(tǒng)的覆蓋面積也相應(yīng)增大，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)管徑回路的設(shè)計(jì)直接決定了運(yùn)行成本，因此可以采用雙級(jí)泵系統(tǒng)降低系統(tǒng)成本。

4高層綜合建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)與節(jié)能

在節(jié)能型建筑中，空調(diào)的自身耗能在建筑耗能中的比例是比較大的，使空調(diào)的自身能耗降低是建筑暖通設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)。由于在較大面積的建筑主體中，空調(diào)和空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)半徑相對(duì)較大，因此，減少空調(diào)自身能耗對(duì)于節(jié)能的作用是十分大的。由于空調(diào)系統(tǒng)可以分為冷熱源、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)和水系統(tǒng)三個(gè)方面。因此，空調(diào)的節(jié)能降耗可以從這三個(gè)方面入手。

4.1冷源和熱源方案。在空調(diào)系統(tǒng)中，冷熱源的選取主要是根據(jù)建筑的自身結(jié)構(gòu)和所處的地理位置來(lái)確定的。在高層綜合建筑中，冷熱源一般采用電力型或是燃?xì)庑蛪嚎s式的制冷機(jī)，或者是吸收式以及直燃式冷熱水機(jī)組。對(duì)冷熱源方案進(jìn)行確定時(shí)，需要充分考慮建筑周圍的環(huán)境，若建筑所在的地區(qū)已經(jīng)有足夠多的供冷或供熱設(shè)施時(shí)，就需要相應(yīng)的減少冷熱源的建設(shè)數(shù)量，保證冷熱源建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。此外，還需要對(duì)建筑自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，保使冷熱源的建設(shè)不會(huì)對(duì)建筑的整體造成損害，保證冷熱源方案的安全性。

4.2空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)。由于在冬季，空調(diào)服務(wù)內(nèi)外分區(qū)的冷熱溫度一般差別較大，針對(duì)此問(wèn)題，可以將空調(diào)的服務(wù)區(qū)域劃分為供冷的內(nèi)區(qū)和進(jìn)行供熱的周邊區(qū)兩個(gè)區(qū)域。充分利用冬天室外溫度較低，可以很好地作為冷源來(lái)給內(nèi)區(qū)供冷，在保證空調(diào)供冷效果的同時(shí)，節(jié)省了空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用和能源消耗。另一方面，針對(duì)空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以采用變頻風(fēng)機(jī)來(lái)減少電能的損耗。通過(guò)變頻風(fēng)機(jī)將風(fēng)門完全開啟，使空調(diào)的運(yùn)行轉(zhuǎn)速降低，減少運(yùn)轉(zhuǎn)速度過(guò)快對(duì)設(shè)備的沖擊。從而在減少電費(fèi)支出的同時(shí)，可以減少空調(diào)的損耗和維修費(fèi)用。同時(shí)變頻風(fēng)機(jī)的應(yīng)用還可以很好地滿足空調(diào)機(jī)組對(duì)于風(fēng)機(jī)高穩(wěn)定性和安全性的要求，增強(qiáng)空調(diào)使用的安全性和持久性?？照{(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化和節(jié)能除了上述兩個(gè)方面以外，還可以采用獨(dú)立送新風(fēng)系統(tǒng)，在過(guò)渡季節(jié)對(duì)自然風(fēng)進(jìn)行充分的利用。由于自然風(fēng)具有較高的空氣品質(zhì)，同時(shí)自然風(fēng)送風(fēng)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以減少空調(diào)主機(jī)運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)空調(diào)壽命。在過(guò)渡季節(jié)，制冷主機(jī)不開啟情況下，調(diào)節(jié)風(fēng)閥，控制新風(fēng)量，控制加濕量使用戶得到舒適的環(huán)境，降低過(guò)渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。

4.3空調(diào)水系統(tǒng)。針對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)，首先要將水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，一般情況下分區(qū)的方式有兩種，一種是根據(jù)水系統(tǒng)承受的壓力來(lái)分區(qū)，另一種是按照按承壓能力分區(qū)來(lái)進(jìn)行的水系統(tǒng)分區(qū)。在對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)時(shí)，需要綜合考慮空調(diào)制冷設(shè)備以及管道和附件的承載能力，避免系統(tǒng)壓力超過(guò)了承載范圍，而導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏現(xiàn)象的發(fā)生。此外，為了進(jìn)一步減少空調(diào)自身耗能，可以采用變頻技術(shù)，使空調(diào)水系統(tǒng)根據(jù)動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化規(guī)律來(lái)對(duì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于在空調(diào)系統(tǒng)中，水泵的耗能占到了總耗能的百分之二十，因此，采取變頻技術(shù)可以大大降低水泵的耗能，從而減少空調(diào)的整體耗能，達(dá)到節(jié)約資源的目的。

4.4其他措施。由于暖通空調(diào)的能耗中有很大的比例是由空調(diào)冷熱負(fù)荷以及系統(tǒng)配置所決定的，因此，對(duì)空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行確定是暖通空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)此問(wèn)題，需要在大空間建筑中對(duì)建筑的位置以及內(nèi)部的墻面、門窗等進(jìn)行良好的布置，包括建筑材料等。同時(shí)對(duì)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工相關(guān)的性能進(jìn)行提升，將建筑物和周圍環(huán)境作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合考慮。在空調(diào)系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)方面要做到簡(jiǎn)便科學(xué)，在保證空調(diào)系統(tǒng)性能的同時(shí)，盡量的減少材料損耗，以達(dá)到節(jié)約能源的目的。

5結(jié)語(yǔ)

總之，高層綜合建筑暖通設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建筑設(shè)計(jì)的成敗，也直接影響建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)系統(tǒng)過(guò)程中，一定要對(duì)建筑使用功能進(jìn)行充分考慮，并采取有效的設(shè)計(jì)、管理措施，實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性，提高建筑使用的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能工作。

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